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碩士學位論文
제주지역 양돈 악취물질의 분석 및
악취기여도 평가
濟州大學校 大學院
化 學 科
金 建 潤
2020年 8月
목
차
List of Tables ···ⅳ List of Figures ···ⅶ ABSTRACT ···ⅹ I. 서 론 ···1 II. 연구방법 ···4 1. 악취 시료 채취 1.1 시료 채취 ···4 1.2 시료 채취 지점 ···8 1.3 시료 채취 장비 ···9 1.3.1 진공흡입상자 ···91.3.2 Low Volume Air Sampler ···9
1.3.3 Mini Volume Air Sampler ···9
1.4 악취 시료 측정 및 분석 장비 ···9
1.4.1 무취 공기 제조장치 ···9
1.4.2 UV-Visible Spectrophotometer ···10
1.4.3 Gas Chromatograph ···10
1.4.4 High Performance Liquid Chromatograph ···10
1.4.5 Thermal desorber System ···10
1.4.6 Headspace System ···10
1.4.7 Solid Phase Micro Extraction (SPME) System ···10
2. 악취 시료 측정 및 분석방법 2.1 공기 희석 관능법 ···11
2.4 황화합물 채취 및 분석 ···14 2.5 알데하이드화합물 채취 및 분석 ···15 2.6 휘발성 유기화합물 채취 및 분석 ···17 2.7 휘발성 저급지방산 채취 및 분석 ···18 2.8 페놀류, 인돌류 채취 및 분석 ···20 2.9 분석 데이터 신뢰도 평가 ···20 III. 결과 및 고찰 ···22 1. 복합악취결과 2. 농장별 악취물질 농도 2.1 암모니아 농도 ···25 2.2 트리메틸아민 농도 ···28 2.3 황화합물 ···30 2.3.1 황화수소 농도 ···31 2.3.2 메틸머캅탄 농도 ···33 2.3.3 황화이메틸 농도 ···34 2.3.4 이황화이메틸 농도 ···36 2.4 알데하이드화합물 ···37 2.4.1 아세트알데하이드 농도 ···38 2.4.2 프로피온알데하이드 농도 ···40 2.4.3 뷰틸알데하이드농도 ···42 2.4.4 iso-발레르알데하이드 농도 ···44 2.4.5 n-발레르알데하이드 농도 ···45 2.5 휘발성유기화합물 ···47 2.5.1 스타이렌 농도 ···48 2.5.2 톨루엔농도 ···50 2.5.3 자일렌 농도 ···52 2.5.4 메틸에틸케톤 농도 ···54 2.5.5 메틸 iso-뷰틸케톤 농도 ···56 2.5.6 뷰틸아세테이트 농도 ···58
2.5.7 iso-뷰틸알코올 농도 ···60 2.6 휘발성 저급지방산 ···62 2.6.1 프로피온산 농도 ···63 2.6.2 뷰티르산 농도 ···65 2.6.3 iso-발레르산 농도 ···67 2.6.4 n-발레르산 농도 ···69 2.7 페놀 및 인돌류 ···71 2.7.1 페놀 농도 ···72 2.7.2 p-크레졸 농도 ···74 2.7.3 인돌 농도 ···76 2.7.4 스카톨 농도 ···78 3. 악취 원인물질 기여도 ···80 Ⅳ. 결 론 ···99 Ⅴ. 참고문헌 ···101
List of Tables
Table 1. Odor characteristics of major odorous substances. ···5
Table 2. Threshold limit values (TLV) of 26 odorous substances. ···6
Table 3. Limit values of odor emission standard of odorous compounds. ···7
Table 4. Types of swine farms selected for the study. ··· 8
Table 5. Limit values of emission standard of complex odor. ···11
Table 6. Instrumental conditions for the analysis of trimethylamine. ···14
Table 7. Instrumental conditions for the analysis of sulfur compounds. ···15
Table 8. Instrumental conditions for the analysis of aldehyde compounds. ··· 16
Table 9. Instrumental conditions for the analysis of volatile organic compounds. ···18
Table 10. Instrumental conditions for the analysis of volatile fatty acids. ···20
Table 11. Method detection limit (MDL) and coefficient of variation (CV) for the analysis of odorous compounds (n=7). ···22
Table 12. Dilution rations for the complex odor measurement at the boundary of four swine farms. ···24
Table 13. Concentrations of ammonia for four swine farms. ···27
Table 14. Concentrations of trimethylamine for four swine farms. ···29
Table 15. Concentrations of hydrogen sulfide for four swine farms. ···32
Table 16. Concentrations of methylmercaptan for four swine farms. ···34
Table 17. Concentrations of dimethylsulfide for four swine farms. ···35
Table 18. Concentrations of acetaldehyde for four swine farms. ···39
Table 19. Concentrations of propionaldehyde for four swine farms. ···41
Table 20. Concentrations of butyraldehyde for four swine farms. ···43
Table 21. Concentrations of iso-valeraldehyde for four swine farms. ···44
Table 23. Concentrations of Styrene for four swine farms. ···49
Table 24. Concentrations of toluene for four swine farms. ···51
Table 25. Concentrations of xylene for four swine farms. ···53
Table 26. Concentrations of methyl ethyl ketone for four swine farms. ··· 55
Table 27. Concentrations of methyl iso-butyl ketone for four swine farms. ···57
Table 28. Concentrations of butyl acetate for four swine farms. ···59
Table 29. Concentrations of iso-butyl alcohol for four swine farms. ···61
Table 30. Concentrations of propionic acid for four swine farms. ···64
Table 31. Concentrations of butyric acid for four swine farms. ···66
Table 32. Concentrations of iso-valeric acid for four swine farms. ···68
Table 33. Concentrations of n-valeric acid for four swine farms. ···70
Table 34. Concentrations of phenol for four swine farms. ···73
Table 35. Concentrations of p-cresol for four swine farms. ···75
Table 36. Concentrations of indole for four swine farms. ···77
Table 37. Concentrations of skatole for four swine farms. ···79
Table 38. Odor quotient (OQ) and sum of odor quotient (SOQ) of odorous compounds in A farm. ···87
Table 39. Odor contribution (%) of 26 odorous compounds in A farm. ··· 88
Table 40. Odor quotient (OQ) and sum of odor quotient (SOQ) of odorous compounds in B farm. ···89
Table 41. Odor contribution (%) of 26 odorous compounds in B farm. ···90
Table 42. Odor quotient (OQ) and sum of odor quotient (SOQ) of odorous compounds in C farm. ···91
Table 43. Odor contribution (%) of 26 odorous compounds in C farm. ···92 Table 44. Odor quotient (OQ) and sum of odor quotient (SOQ) of odorous
compounds in enclosed type. ···95 Table 47. Odor contribution (%) of 26 odorous compounds in enclosed type.
···96 Table 48. Odor quotient (OQ) and sum of odor quotient (SOQ) of odorous compounds in winch-curtain type. ···97 Table 49. Odor contribution (%) of 26 odorous compounds in winch-curtain type. ···98
List of Figures
Figure 1. Location of four swine farms for sampling odorous substances. ···8 Figure 2. Experimental procedure for the ammonia analysis. ···12 Figure 3. Gas Chromatograph coupled with Nitrogen Phosphorous Detector (NPD). ···13 Figure 4. Gas Chromatograph coupled with Flame Photometric Detector (FPD).
···15 Figure 5. High Performance Liquid Chromatograph coupled with Photodiode Array Detector. ···16 Figure 6. Gas Chromatograph coupled with Mass Selective Detector. ···17 Figure 7. Gas Chromatograph coupled with SPME (Solid Phase Micro Extraction) System. ···19 Figure 8. Comparison of complex odors at the boundary of four swine farms.
··· 24 Figure 9. Comparison of ammonia concentrations for four swine farms. ··· 27 Figure 10. Comparison of trimethylamine concentrations for four swine farms.
···29 Figure 11. Comparison of hydrogen sulfide concentrations for four swine farms.
···32 Figure 12. Comparison of methylmercaptan concentrations for four swine farms.
···34 Figure 13. Comparison of dimethylsulfide concentrations for four swine farms.
···36 Figure 14. Comparison of acetaldehyde concentrations for four swine farms.
Figure 15. Comparison of propionaldehyde concentrations for four swine farms.
···41
Figure 16. Comparison of butyraldehyde concentrations for four swine farms. ···43
Figure 17. Comparison of iso-valeraldehyde concentrations for four swine farms. ···45
Figure 18. Comparison of n-valeraldehyde concentrations for four swine farms. ···47
Figure 19. Comparison of styrene concentrations for four swine farms. ···49
Figure 20. Comparison of toluene concentrations for four swine farms. ···51
Figure 21. Comparison of xylene concentrations for four swine farms. ···53
Figure 22. Comparison of methyl ethyl ketone concentrations for four swine farms. ···55
Figure 23. Comparison of methyl iso-butyl ketone concentrations for four swine farms. ···57
Figure 24. Comparison of butyl acetate concentrations for four swine farms. ···59
Figure 25. Comparison of iso-butyl alcohol concentrations for four swine farms. ···61
Figure 26. Comparison of propionic acid concentrations for four swine farms. ···64
Figure 27. Comparison of butyric acid concentrations for four swine farms. ···66
Figure 28. Comparison of iso-valeric acid concentrations for four swine farms. ···68
Figure 29. Comparison of n-valeric acid concentrations for four swine farms. ···70
Figure 30. Comparison of phenol concentrations for four swine farms. ···73
Figure 32. Comparison of indole concentrations for four swine farms. ···77 Figure 33. Comparison of skatole concentrations for four swine farms. ···79 Figure 34. Comparison of odor contributions by odorous compounds in four swine farms. ···85 Figure 35. Comparison of odor contributions by odorous compounds in two type swine farms. ···86
ABSTRACT
In this study, the complex odor, the 22 designated odorous compounds and 4 undesignated odorous compounds has been analyzed from four swine farms in Jeju Island, in order to investigate the emission characteristics and odor contribution by different ventilation types.
The complex odor and the volatile fatty acids were found to be higher than their emission standards at the boundary in four swine farms. However the sulfur compounds, nitrogen compounds, aldehyde compounds, and volatile organic compounds showed lower concentrations than the emission standards
at the boundary. The concentrations of p-cresol and skatole were detected
higher than the threshold limit value (TLV).
The values of the sum of odor quotient (SOQ) were the highest at the boundary in ‘B farm’. In the boundary of all swine farms, the odor quotients
(OQ) of the volatile fatty acids (butyric acid, n-valeric acid, iso-valeric acid,
except propionic acid) were showed the highest values, but the phenols (phenol, p-cresol) and the indoles (indole, skatole) showed low OQ values. Also, the odor contribution of volatile fatty acids was found to be the highest as 89.3∼96.6% at the boundaries in all farms. Consequently, the volatile fatty acids might be considered as the major causing compounds of odor complaints.
From the odor contribution comparison based on the swine types, the contribution of sulfur compounds was the highest in the range of 46.0∼55.8% at the enclosed type swine facility. The odor contribution of volatile fatty acids was 44.9∼56.5% at the winch-curtain type facility.
I. 서 론
악취는 암모니아, 황 화합물, 아민류 등 자극성이 있는 기체상 물질이 사람의 후각 을 자극하여 혐오감과 불쾌감를 주는 냄새를 말한다(환경부, 2012). 악취 물질은 인체 에 정서적, 생리적 스트레스를 유발시켜 두통, 메스꺼움, 호흡곤란, 식욕감퇴, 알레르기 현상 등의 심미적 환경공해 요인으로 작용한다(Yasuhara et al., 1984). 또한 악취를 유 발하는 물질의 종류가 다양하고 악취물질들의 복합적인 상호작용, 개인적인 후각 차이 때문에 악취 정도를 객관적으로 비교하는데 한계가 있다. 그리고 악취 발생량을 어느 정도 저감시키더라도 극미량만으로 취기를 유발시킬 수 있기 때문에 이에 대한 방지대 책을 수립하는데 많은 어려움을 겪고 있다(윤병석 등, 2003). 양돈 악취는 주로 사료의 소화와 분뇨의 발효에 의해 발생한다. 양돈 사료의 주성분은 단백질, 지방, 탄수화물 등의 유기물질이다. 이 물질들은 동물의 소화기 에서 분해되어 배설되는 과정에서 심한 악취물질을 만든다(이은영, 2008; 김기연 등. 2006). 또 분뇨는 분해되는 과정에서 미생물에 의한 혐기성 발효에 의해 악취 물질을 발생시킨다(오상집, 1999; Mackie, 1994). 이렇게 발생한 악취물질은 168 가지 정도가 알려져 있으며, 30여종이 주요 악취 원인물질로 알려져 있다. 이 중 에는 황 화합물, 암모니아 및 휘발성 아민류, 휘발성 저급지방산류, 페놀류, 인돌 류 등이 포함되어 있다(O’Neil et al., 1992). 환경부에서는 황 화합물, 암모니아 및 휘발성 아민류, 휘발성 저급지방산류를 중심으로 악취물질을 지정하여 관리하 고 있다. 그러나 해외에서는 이 외에도 페놀류와 인돌류를 주요 악취물질에 포함 시키고 있다(Wright et al., 2005; Zahng et al., 2001; Hobbs et al., 2000).환경부에서는 악취물질들의 체계적인 관리를 위해 2005년 2월에 악취방지법을 제정 하였다. 그리고 관리대상 악취물질을 지속적으로 확대하여 2010년 이후부터 22 종을 지정악취물질로 선정하여 기준에 따라 규제하고 있다. 하지만 이러한 노력에도 불구하 고 삶의 질 향상에 대한 욕구가 증가됨에 따라 악취를 심각한 대기오염 문제로
축산시설 관련 민원은 6,112건으로 전체 민원 중 26.7%를 차지하여 축산시설이 악취 민원의 주요 원인으로 나타나고 있다(환경부, 2018). 2017년 국민신문고를 통해 접수된 축산시설 악취 민원 중에서 지속적으로 문 제가 제기된 축산시설 595개를 대상으로 축종별로 비교한 결과를 보면, 이 중 양 돈시설이 206곳으로 34.6%를 차지하고 있다(국민권익위원회, 2018; 환경부, 2016). 이처럼 양돈시설 악취 민원이 증가하는 원인은 양돈업의 발달로 시설의 대규모화, 농장이 기업화되면서 악취물질 발생이 증가하기 때문인 것으로 추정되 고 있다(이은영 등, 2010; 임광희, 2018). 우리나라 양돈산업 현황을 보면, 돼지사육농가가 2004년 13,268 가구에서 2019년 12월 기준 6,133 가구로 46%가 감소하였다. 반면에 가구당 사육두수는 671두에서 1,839두로 274%나 증가한 것으로 나타나고 있다. 이러한 추세는 우리 나라 양돈산업이 이러한 대규모화, 기업화, 전업화 형태로 전환되고 있음을 의미 한다(통계청, 2020). 제주지역은 양돈시설과 축산폐기물 처리시설에서 발생한 악취물질 때문에 청 정 대기질을 유지하는데 어려움을 겪고 있다. 특히 제주지역의 양돈분뇨는 가축 분뇨의 대부분을 차지할 뿐만 아니라 대부분 한정된 공간에 밀집되어 있어서 악 취 민원의 주요 원인이 되고 있다. 도내 악취 관련 민원은 2011년에 92건이었으 나 2019년에는 1898건으로 급속하게 증가하는 추세를 보이고 있다(환경부, 2020). 위와 같은 악취 문제는 지역 주민들은 물론 제주도를 방문하는 관광객들에게 심미적으로 아주 나쁜 영향을 미치고 있고, 제주의 청정 이미지를 훼손시키고 있 다(강진영, 2010; 오영숙 등, 2006). 이에 따라 제주도에서는 도내 양돈시설을 대 상으로 악취물질을 집중적으로 관리하고 있다. 2018년 3월부터 전체 40%에 가까 운 113개 농가를 악취관리지역으로 지정하여 악취 저감에 노력을 기울이고 있다. 하지만 아직까지 그 효과는 아주 미미한 실정이다(환경부, 2019). 우리나라 양돈장에서 채택하고 있는 축사형태는 외부와 차단된 밀폐형 돈사와 외부 에 노출된 윈치커튼형 돈사가 대부분이다. 또 분뇨 수거방식에 따라 분과 뇨가 혼합된 슬러리형, 분과 뇨를 분리하여 처리하는 스크레퍼형, 슬러리와 스크레퍼형이 혼합된 형 태 등으로 구분된다. 이처럼 돈사형태와 분뇨 수거방식이 비교적 복잡한 구조이고, 악 취성분의 발생량도 각 유형별로 다르게 나타나기 때문에 악취 저감방법을 확립하는 데
에는 많은 어려움이 따른다(송정민, 2013). 따라서 효율적인 악취저감을 위해서 축사형 태와 분뇨수거방식에 따라 악취의 발생량을 상호 비교해 보는 것은 의미가 있다. 그리고 양돈시설에서 발생하는 고농도 악취물질은 주변 지역으로 확산되어 피해 를 야기할 수 있기 때문에 돈사 내·외부에서 발생하는 악취에 대한 정량적인 분 석이 필연적이다. 또한 양돈시설에서 발생하는 악취문제를 근본적으로 원인을 해 결하기 위해서는 환경부 지정악취물질 뿐만 아니라 비지정악취물질인 페놀류와 인돌류 물질를 포함하여 비교하는 것이 더 바람직해 보인다. 본 연구에서는 사육규모가 비슷한 제주지역 4개의 양돈장에서 악취 시료를 육성돈 사, 비육돈사, 부지경계선에서 채취하여 복합악취, 환경부 지정악취물질 22종과 비지정 악취물질 4종을 분석하였다. 그리고 그 결과로부터 제주지역 양돈장에서 발생하는 악 취물질의 발생 특성과 양돈장 유형별 악취 기여도를 조사하였다. 또한 본 연구를 통하 여 제주지역 양돈시설에서 배출하는 악취물질이 외부에 미치는 영향을 조사하였고, 이 를 제주지역 양돈 악취 관리방안을 수립하는데 필요한 기초자료로 활용하고자 하였다.
Ⅱ. 연구방법
1. 악취 시료 채취 1.1 시료채취 시료채취는 복합악취와 지정악취물질 22종[(암모니아(NH3), 트리메틸아민 (TMA), 황화수소(H2S), 메틸머캅탄(CH3SH), 다이메틸설파이드(DMS), 다이메 틸디설파이드(DMDS), 아세트알데하이드(ACHO), 프로피온알데하이드(PCHO),뷰틸알데하이드(BCHO), iso-발레르알데하이드(iso-VCHO), n-발레르알데하이드
(n-VCHO), 스타이렌(STR), 톨루엔(TOL), 자일렌(XYL), 메틸에틸케톤(MEK),
메틸-iso-뷰틸케톤(MIBK), 뷰틸아세테이트(BuAc), iso-뷰틸알코올(iso-BuAl),
프로피온산(PA), 뷰티르산(BA), iso-발레르산(iso-VA), n-발레르산(n-VA)]을 채
취하였다. 그리고 비지정악취물질 페놀(PHE), p-크레졸(p-C), 인돌(IND), 스카톨 (SKT) 성분을 추가로 채취하였다. 그리고 채취한 악취물질 26종에 대한 냄새 특 징과 최소감지농도(Threshold limit value)를 Table 1과 2에 수록하였고, 이들 물 질들에 대한 환경부 악취공정법 배출허용기준은 Table 3에 나타내었다(환경부, 2016).
Substance Odor characteristic
Ammonia (NH3) sharp pungent
Trimethylamine [(CH3)3N] ammonical, fishy
Hydrogen sulfide (H2S) rotten eggs
Methyl mercaptan (CH3SH) decayed cabbage, sulfidy
Dimethyl sulfide [(CH3)2S] decayed vegetables
Dimethyl disulfide (CH3SSCH3) vegetable sulfide
putrid, garlic
Acetaldehyde (CH3CHO) pungent fruity
Propionaldehyde (CH3CH2CHO) irritant
Butyraldehyde [CH3(CH2)2CHO] irritant
iso-Valeraldehyde [(CH3)2CHCH2CHO] irritant
n-Valeraldehyde [CH3(CH2)3CHO) pungent
Styrene (C6H5CH=CH2) solvent, rubber
Toluene (C6H5CH3) paint
Xylene [C6H4(CH3)2] sweat, benzene like
Methyl ethyl ketone (CH3COCH2CH3) minty
Methyl iso-butyl ketone [CH3COCH2CH(CH3)2] pungent thinner
Butyl acetate [CH3COO(CH2)3CH3] pungent thinner, irritant
iso-Butyl alcohol [(CH3)2CHCH2OH] irritant, slight must
Propionic acid (CH3CH2COOH) irritant, pungent
Butyric acid [CH3(CH2)2COOH] sweaty rancid, irritant
iso-Valeric acid [(CH3)2CHCH2COOH] wet shoes
n-Valeric acid [CH3(CH2)3COOH] wet shoes, cheese
Phenol (C6H5OH) sweet and tarry
p-Cresol (CH3C6H4OH) sweet and tarry
Indole (C8H7N) feces, jasmine like
Compounds Substance TLV (ppm)
Nitrogen compound Ammonia 0.1
Trimethylamine 0.000032 Sulfur compound Hydrogen sulfide 0.00041 Methyl mercaptan 0.00007 Dimethyl sulfide 0.003 Dimethyl disulfide 0.0022 Aldehyde compound Acetaldehyde 0.0015 Propionaldehyde 0.001 Butyraldehyde 0.00067 iso-Valeraldehyde 0.0001 n-Valeraldehyde 0.00041 Volatile organic compound Styrene 0.035 Toluene 0.33 Xylene 0.16＊
Methyl ethyl ketone 0.44
Methyl iso-butyl ketone 0.17
Butyl acetate 0.016
iso-Butyl alcohol 0.011
Volatile Fatty acid
Propionic acid 0.0057
Butyric acid 0.00019
iso-Valeric acid 0.000037
n-Valeric acid 0.000078
Phenole compound Phenol 0.00028
p-Cresol 0.000054
Indole compound Indole 0.0003
Skatole 0.0000056
Table 2. Threshold limit values (TLV) of 26 odorous substances.
＊ - Xylene의 경우 o-, m-, p-값을 산술평균한 값
Substance
Concentration (ppm)
General standard Strict standard (Industrial area) Residential
area Industrialarea
1 Ammonia 1 2 1 ∼ 2 2 Trimethylamine 0.005 0.02 0.005 ∼ 0.02 3 Hydrogen sulfide 0.02 0.06 0.02 ∼ 0.06 4 Methyl mercaptan 0.002 0.004 0.002 ∼ 0.004 5 Dimethyl sulfide 0.01 0.05 0.01 ∼ 0.05 6 Dimethyl disulfide 0.009 0.03 0.009 ∼ 0.03 7 Acetaldehyde 0.05 0.1 0.05 ∼ 0.1 8 Propionaldehyde 0.05 0.1 0.05 ∼ 0.1 9 Butyraldehyde 0.029 0.1 0.029 ∼ 0.1 10 iso-Valeraldehyde 0.003 0.006 0.009 ∼ 0.02 11 n-Valeraldehyde 0.009 0.02 0.003 ∼ 0.006 12 Styrene 0.4 0.8 0.4 ∼ 0.8 13 Toluene 10 30 10 ∼ 30 14 Xylene 1 2 1 ∼ 2
15 Methyl ethyl ketone 13 35 13 ∼ 35
16 Methyl iso-butyl ketone 1 3 1 ∼ 3
17 Butyl acetate 1 4 1 ∼ 4
18 iso-Butyl alcohol 0.9 4 0.9 ∼ 4
19 Propionic acid 0.03 0.07 0.03 ∼ 0.07
20 Butyric acid 0.001 0.002 0.001 ∼ 0.002
21 iso-Valeric acid 0.001 0.004 0.0009 ∼ 0.002
22 n-Valeric acid 0.0009 0.002 0.001 ∼ 0.004
23 Phenol - -
-24 p-Cresol - -
1.2 시료 채취 지점 시료채취는 제주지역에 사육규모가 비슷한 양돈장 4곳을 선정하였고, 이때 양 돈장의 위치와 시설 제원은 Figure 1과 Table 4에 나타내었다. 돈사 내부의 시료채취는 육성돈사와 비육돈사 정중앙에서 채취하였고, 돈사 외부는 부지경계선에서 시료를 채취하였다. 채취기간은 2018년 11월부터 12월까 지 총 3회에 걸쳐 진행하였고, 채취 시간은 대표성을 확보하기 위하여 동일한 시 간대에 실시하였다.
Figure 1. Location of four swine farms for sampling odorous substances.
Pig Farm Swine Farms Type Manure Collection System
A Farm Enclosed Ventilation and Slurry Deep-pit (full slats) B Farm Enclosed Ventilation and Slurry Deep-pit (partial slats)
C Farm Winch-curtain and Slurry Deep-pit (partial slats)
D Farm Enclosed Ventilation and Slurry Deep-pit (partial slats) Table 4. Types of swine farms selected for the study.
1.3 시료 채취 장비 1.3.1 진공흡입상자
복합악취와 황 화합물 시료는 진공흡입상자(Supelco, 10642, USA)를 사용하 여 Polyester Aluminum Sampling Bag (BMS, 5 L, Japan)으로 채취하였다. 이 채취 장치는 시료가 Bag에 채워지면 자동으로 멈추도록 설치되어 있으며, 흡입 펌프 유속은 2 L/min이 되도록 조절하였다.
1.3.2 Low Volume Air Sampler
암모니아, 트리메틸아민, 휘발성 저급지방산 시료는 Low Volume Air Sampler (Sibata, KP-10O, Japan)를 사용하여 채취하였다. 임핀저 (Sibata, SPC24, Japan)에 샘플러의 유속을 MFC (Mass Flow Controler)를 이용하여 10 L/min를 일정하게 유지하였고, 채취시간은 5 분으로 설정하였다.
1.3.3 Mini Volume Air Sampler
알데하이드 화합물 시료는 MFC가 달린 Mini Volume Air Sampler (Sibata, MP-∑100H, Japan)로 사용하여 흡입펌프 유속을 1.0 L/min로 조절하였고, 채취 시간은 10 분으로 설정하였다. 그리고 휘발성 유기화합물, 페놀류, 인돌류 성분들 은 Mini Volume Air Sampler (Sibata, MP-∑100H, Japan)을 사용하였고, 이때 흡입 펌프 유속은 0.1 L/min로 10 분이 되도록 조절하였다.
1.4 악취 시료 측정 및 분석 장비 1.4.1 무취 공기 제조장치
복합악취는 공기희석관능법을 통해 측정하였다. 악취 희석을 위한 무취 공기 는 악취공정시험법에 따라 초순수, 공병, 실리카겔, 활성탄, Air chamber로 구성
1.4.2 UV-Visible Spectrophotometer
암모니아 성분은 인도페놀법으로 분석하였고, 발색 시료용액의 흡광도는 UV-Visible Spectrophotometer (Biochrom, Libra-S22, UK)를 사용하여 640 nm 파장 에서 측정하였다.
1.4.3 Gas Chromatograph
지정악취물질 중 황 화합물, 트리메틸아민, 휘발성 유기화합물, 휘발성 저급지방산들 을 정량분석하기 위하여 각각 GC/FPD (Shimadzu, 2010 plus, Japan), GC/NPD (Shimadzu, GC-2030, Japan), GC/MSD (Shimadzu, GC-2010 plus, MS-TQ8040, Japan), GC/FID (Shimadzu, GC-2030, Japan)를 사용하였다.
1.4.4 High Performance Liquid Chromatograph
알데하이드 시료는 HPLC (Shimadzu, Nexera, Japan)를 사용하여 분석하였 다. 이 때 검출기는 Photodiode Array Detector (Shimadzu, SPD-M40, Japan)를 사용하였고, 검출 파장은 360 nm이다. 또한 분리용 컬럼은 일본 시마즈사의 Shim-pack GIS C18를 사용하였다.
1.4.5 Thermal desorber System
Thermal desorber System을 사용하여 가스상 시료를 cold trap에서 극저온으 로 응축 및 농축시킨 후, cold trap에 채취된 시료를 고온으로 가열하여 가스크로 마토그래피프로 주입하였다.
1.4.6 Headspace System
용액흡수법으로 채취된 시료를 22 mL 바이알에 넣고, Headspace System (Perkin Elmer, TurboMatrix 40, USA)를 사용하여 교반 및 가열한 후 기화된 가스상 물질을 가스크로마토그래프로 주입시켰다.
1.4.7 Solid Phase Micro Extraction (SPME) System
열된 시료는 탄소 흡착제가 코팅된 SPME fiber에 흡착시켰다. 그리고 가스크로 마토그래프의 주입구에서 SPME fiber를 삽입하여 분석시료를 탈착 및 주입시켰 다. 2. 악취 시료 채취 및 분석방법 2.1 공기 희석 관능법 복합악취는 무취공기에 실린지를 이용해 시료를 단계적으로 주입하여 희석시 킨 후 악취공정시험법에 따라 희석배수를 단계적으로 산정하였다. 악취방지법에 서 복합악취에 대한 배출허용기준치를 Table 5에 수록하였다. 악취판정은 악취판정요원이 제공된 악취희석시료의 냄새를 맡은 후 냄새감지 여부를 기록하였다. 판정요원의 정답률(평균)이 0.6 이상일 경우에는 계속 실험을 진행하였고, 0.6 미만일 경우에는 복합악취 측정을 종료하였다. 복합악취 결과는 냄새 판정 결과 중 최소값과 최대값을 제외한 나머지 인원의 희석배수를 기하평 균하여 측정결과를 산출하였다. Category General standard (Dilution-to threshold ratio)
Strict standard
(Dilution-to threshold ratio) Industrial
area Others Industrialarea Others
Outlet under 1,000 under 500 500∼1,000 300∼500
Boundary under 20 under 15 15∼20 10∼15
2.2 암모니아 채취 및 분석
암모니아 성분은 용액흡수법을 이용하여 시료를 채취하였다. 이때 사용된 흡 수용액은 0.5% 붕산용액을 사용하였고, 2개의 200 mL 임핀저에 각각 20 mL를 채워 직렬로 연결시켰다. 그리고 흡입펌프 (Sibata, KP-10O, Japan)로 10 L/min 유속을 5분간 유지하여 총 50 L의 공기 시료를 채취하였다. 채취가 끝난 흡수용 액은 부피플라스크에 옮겨 담아 50 mL로 희석하여 분석용 시료로 사용하였다. 분석용 시료 10 mL에 페놀펜타시아노니트로실철(Ⅲ)산 나트륨과 차아염소산 나트륨을 각각 5 mL씩 가했다. 그리고 incubator에서 250℃로 1시간동안 발색시 킨 후 640 nm 파장으로 흡광도를 측정하여 정량 분석하였다(Figure 2). →
Sampling ammonia gas using impinger (10 mL)
Adding sodium nitroprusside (III)/phenol 5 mL and NaOCl 5 mL ← ↓ Observing absorbance at 640 nm by UV-Visible
spectrophotometer Standing for 60 minutes at 25℃
2.3 트리메틸아민 채취 및 분석
트리메틸아민 시료 채취는 용액흡수법을 이용하였고, 0.1 M 황산용액을 흡수 용액으로 사용하였다. 200 mL 임핀저 2개를 직렬로 연결하고 각각 20 mL씩 흡 수용액을 채운 후, 흡입펌프(Sibata, KP-10O, Japan)를 이용하여 10 L/min 유속 으로 5분동안 50 L의 공기를 통과시켰다. 2개의 임핀저에 흡수용액들은 50 mL 부피플라스크에 옮겨 담아 희석하여 분석용 시료로 사용하였고, 이 때 임핀저 내 부를 흡수용액으로 씻어내어 시료에 포함시켰다.
TMA 성분은 Headspace System에서 전처리한 후 GC/NPD로 분석하였다. 용액흡수법으로 채취한 흡수용액 5 mL를 바이알에 옮겨 50% KOH 4 mL를 가 한 후 PTFE/Silicone septum으로 밀봉하였다. 그리고 Headspace System에서 60℃로 10분 간 교반한 후, 바이알 상층부의 시료를 GC/NPD (Shimadzu, GC-2030, Japan)에 주입하여 정량분석하였다(Figure 3). 이 때 Headspace system과 GC-NPD 분석조건은 Table 6과 같다.
Figure 3. Gas Chromatograph coupled with Nitrogen Phosphorous Detector (NPD).
Instrument Operation Conditions
Headspace System (Perkin Elmer)
Oven temperature 60℃
Transfer temperature 130℃
Injection time 0.05 min
Pressurizing time 1 min
Thermo starting time 10 min
Vial pressure 19 psi
GC/NPD (GC-2030)
Column Elite-5Amine
(30 m × 0.53 mm × 3 μm)
Initial temperature 50℃(5 min)
Temperature rate 10℃/min to 220℃
Final temperature 220℃(3 min)
Detector temperature 250℃
Table 6. Instrumental conditions for the analysis of trimethylamine.
2.4 황 화합물 채취 및 분석
황 화합물 시료는 내·외부 간 압력차이를 이용하여 시료 채취 주머니에 공기 를 흡입하는 진공간접흡인방법을 이용하였다. 시료채취 주머니는 Polyester aluminum sampling bag (BMS, 5 L, Japan)을 사용하였고, 시료 채취기기는 진 공흡입상자 (Supelco, 10642, USA)를 이용하여 1∼2 L/min 유속으로 총 5 L의 공기시료를 포집하였다. 채취한 공기시료는 직사광선을 피하고, 상온을 유지하여 24시간 이내에 분석을 진행하였다.
황 화합물 시료의 분석은 Thermal Desorber System (Markes International,
Unity2TM -Air Server, UK)이 부착된 GC를 이용하여 분석하였고, 이때 기기조건
은 Table 7에 수록하였다. 채취된 시료는 cold trap에서 -15℃로 응축시킨 후, 이 를 250℃에서 열탈착시켜 GC에 주입하였고, 불꽃광도검출기가 부착된 GC-FPD (Shimadzu, 2010 plus, Japan)로 분석하였다(Figure 4).
Figure 4. Gas Chromatograph coupled with Flame Photometric Detector (FPD).
Instrument Operation Conditions
Thermal Desorber (Unity2TM-Air Server)
Sampling flow 50 mL/min
Sampling time 10 min
Cold trap Hydrogen Sulfide
Cold trap low temperature -15℃ Cold trap high temperature 250℃
Cold trap hold time 5 min
GC/FPD
(GC-2010 plus)
Column Varian CP-SIL 5CB
(60 m × 0.32 mm × 5 μm)
Initial temperature 50℃(7 min)
Temperature rate 10℃/min to 280℃
Final temperature 280℃(5 min)
Detector temperature 300℃
2.5 알데하이드 화합물 채취 및 분석
알데하이드 화합물 acetaldehyde (ACHO), propionaldehyde (PCHO), butyr -aldehyde (BCHO), iso-valeraldehyde (iso-VCHO), n-valeraldehyde (n-VCHO) 등 총 5종의 시료는 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH)가 충진된 카트리지 를 사용하여 채취하였다. 이 때 알데하이드 화합물의 영향을 주는 방해요인을 제 거하기 위하여 요오드화칼륨(KI)가 충진된 오존 스크러버를 앞단에 장착하였다. 이렇게 연결된 카트리지를 흡입펌프 (Sibata, MP-∑100H, Japan)에 연결하여 1.0 L/min 유속으로 10 분간, 총 10 L의 공기시료를 통과시켰다. DNPH 카트리지에 채취한 알데하이드 화합물은 아세토나이트릴(Acetonitrile) 용매 1.0 mL를 주입하여 분석용 시료를 추출하였다. 그리고 추출된 시료는 액체 크로마토그래피(Shimadzu, Nexera, Japan)를 이용하여 Table 8와 같은 조건에서 360 nm 파장으로 분석하였다(Figure 5).
Figure 5. High Performance Liquid Chromatograph coupled with Photodiode Array Detector
Instrument Operation Conditions HPLC
(Module L-40D)
Column Shim-pack GIS C18
(250 mm × 4.6 mm × 5 μm)
Detector Photodiode Array Detector
SPD-M40
Wavelength 360 nm
Injection volume 10 μL
Flow rate 1 mL/min
Mobile phase A : ACN
B : ACN/Water/THF(45/50/5) Table 8. Instrumental conditions for the analysis of aldehyde compounds.
2.6 휘발성 유기화합물 채취 및 분석
Styrene (STR), toluene (TOL), xylene (XYL), methyl ethyl ketone (MEK), methyl iso-butyl ketone (MIBK), butyl acetate (BuAc), iso-butyl alcohol
(iso-BuAl) 등의 7종 휘발성 유기화합물 성분들은 고체흡착관(PerkinElmer Inc.,
Tenax-TA, USA)에 포집하였다. 이 때 사용된 흡입펌프는 Mini pump (Sibata, MP-∑30KNⅡ, Japan)를 사용하였고, 10 분동안 0.1 L/min 유속으로 1.0 L의 공 기를 통과시켜 시료를 채취하였다.
고체흡착관에 흡착된 휘발성 유기화합물은 Thermal desorber (PerkinElmer Inc., Turbomatrix 350, USA)가 연결된 GC를 이용하여 Table 9의 기기조건으로 분석하였다. 채취한 시료는 300℃로 10분 동안 고체흡착관에서 탈착하여 cold Trap (-30℃)에서 응축한 후, 이를 열탈착시켜 GC/MSD (Shimadzu, GC-2010 plus, MS-TQ8040, Japan)로 주입하여 분석하였다(Figure 6).
Figure 6. Gas Chromatograph coupled with Mass Selective Detector
Instrument Operation Conditions
Auto Thermal Desorber
(TurboMatrix 350)
Desorption temperature 300℃
Desorption time 10 min
Cold trap Tenax-TA
Cold trap
Low temperature -30℃
Cold trap
High temperature 320℃
Cold trap hold time 5 min
GC/MSD (GC-2010plus / MS-TQ8040)
Column DB-1MS UI
(60 m × 0.25 mm × 0.25 μm)
Initial temperature 40℃ (5 min)
Temperature rate 10℃/min to 250℃
Final temperature 250℃ (4 min)
Detector Mass
2.7 휘발성 저급지방산 분석
휘발성 저급지방산 propionic acid (PA), butyric acid (BA), iso-valeric acid
(iso-VA) n-valeric acid (n-VA) 성분들은 암모니아, 트리메틸아민 성분들과 같
이 동일한 용액흡수법을 이용하여 채취하였다. 0.1 M 수산화나트륨용액을 20 mL 씩 채운 2개의 임핀저를 직렬로 흡입펌프(Sibata, KP-10O, Japan)에 연결하고, 5 분동안 10 L/min 유속으로 50 L의 공기를 포집하였다. 채취가 끝난 흡수용액은 부피플라스크에 옮겨 담아 50 mL로 희석하여 분석용 시료로 사용하였다. 이 때 임핀저 내부를 0.1 M 수산화나트륨용액으로 씻어 시료에 포함되도록 하였다.
휘발성 저급지방산 시료는 SPME system이 분착된 GC/FID로 분석하였다. 시
료를 채취한 흡수용액 5 mL를 바이알에 옮겨 염화나트륨 1.78 g, 2% H2SO4 1
mL를 가하여 pH 1.0으로 조절한 후, PTFE/Silicone septum으로 밀봉하였다. 그리 고 SPME system에서 90℃로 15분 간 교반하고 바이알 상층부의 기체상 지방산을 SPME fiber에 흡착시켰다. 이를 GC/FID (Shimadzu, GC-2030, Japan)의 injector 에서 250℃로 탈착시킨 후, 컬럼에 주입하여 정량분석을 하였다(Figure 7). 이때 시료의 SPME system 및 GC/FID 분석조건은 Table 10과 같다.
Figure 7. Gas Chromatograph coupled with SPME (Solid Phase Micro Extraction) system
Instrument Operation Conditions SPME System
(AOC-6000)
Preincubation time 15 min
Incubation temperature 90℃
Extraction time 20 min
Agitator speed 250 rpm
Dersoption time 10 min
GC/MSD (Clarus 680 / Clarus 600T)
Column information Elite-Wax
(30 m × 0.53 mm × 0.5 μm)
Injector temperature 250℃
Initial temperature 50℃(3 min)
Temperature rate 10℃/min to 220℃
Final temperature 220℃(5 min)
Detector temperature 300℃
Table 10. Instrumental conditions for the analysis of volatile fatty acids.
2.8 페놀류, 인돌류 채취 및 분석
페놀화합물과 인돌화합물은 휘발성 유기화합물과 마찬가지로 PerkinElemer사 의 Tenax-TA에 포집하였고, 0.1 L/min 유속으로 10 분동안 1.0 L의 공기가 통 과하도록 설정된 Mini pump (Sibata, MP-∑30KNⅡ, Japan)를 이용하였다.
채취한 시료의 분석 방법은 국내 악취공정시험방법에는 규정되어 있지 않아
선행연구를 참고하여 분석을 실시하였다(신혜수 등, 2016; Trabue et al., 2011).
Thermal desorber (PerkinElmer Inc., Turbomatrix 350, USA)가 연결된 GC/MSD (Shimadzu, GC-2010plus & MS- TQ8040 , Japan)를 이용하여 휘발성 유기화합물 분석 방법과 동일한 조건으로 분석하였다(Table 9).
2.9 분석 데이터 신뢰도 평가
분석 데이터의 신뢰도는 방법검출한계 (Method detection limit, MDL)를 구하 여 평가하였다. MDL은 암모니아 0.4 μg/mL, 트리메틸아민 6.0 ng/mL, 황 화합 물 4종 1.0 nmol/mol, 알데하이드 화합물 5종 0.05 μg/mL, 휘발성 유기화합물 7
종 1 nmol/mol, 휘발성 저급지방산 4종 0.1 μmol/mol, 페놀류 2종 및 인돌류 2종 0.5 μg/mL의 각 표준물질들을 사용하였다. 그리고 각 성분들의 분석을 7회 반복 해서 표준편차를 구하고, 이 값에 Student-t (3.143)를 곱하여 98% 신뢰수준으로 측정하였다. 또한 데이터의 재현성 확인은 7회 반복 분석한 데이터로부터 변동계 수 (Coefficient of variation, CV)를 구하여 확인하였고, 이렇게 구한 분석 데이 터의 방법검출한계와 변동계수를 Table 11에 수록하였다. 표준편차standard deviation S
N
xi x
변동계수coef ficient of variation CV xS ×
Compounds MDL CV (%) Ammonia (NH3) 0.304 ppm 7.6 Trimethylamine (TMA) 0.802 ppb 4.1 Hydrogen sulfide (H2S) 0.062 ppb 2.1 Methyl mercaptan (CH3SH) 0.089 ppb 3.1 Dimethyl sulfide (DMS) 0.106 ppb 3.5 Dimethyl disulfide (DMDS) 0.071 ppb 2.4 Acetaldehyde (ACHO) 0.018 ppb 1.1 Propionaldehyde (PCHO) 0.036 ppb 2.3 Butylaldehyde (BCHO) 0.062 ppb 4.5
iso-Valeraldehyde (iso-VCHO) 0.032 ppb 2.5
n-Valeraldehyde (n-VCHO) 0.037 ppb 2.7
Styrene(STR) 0.103 ppb 1.7
Toluene(TOL) 0.108 ppb 1.7
Xylene(XYL) 0.113 ppb 1.8
Methyl ethyl ketone (MEK) 0.212 ppb 4.8
Methyl iso-butyl ketone (MIBK) 0.121 ppb 3.2
Butyl acetate (BuAc) 0.071 ppb 1.9
iso-butyl alcohol (iso-BuAl) 0.142 ppb 3.8
Propionic acid (PA) 0.014 ppm 4.3
Butyric acid (BA) 0.014 ppm 3.8
iso-Valeric acid (iso-VA) 0.024 ppm 6.9
n-Valeric acid (n-VA) 0.020 ppm 5.4
Phenol(PHE) 0.050 ppb 5.7
p-Cresol(p-C) 0.014 ppb 1.1
Indole(IND) 0.030 ppb 5.9
Skatole(SKT) 0.024 ppb 5.0
Table 11. Method detection limit (MDL) and coefficient of variation (CV) for the analysis of odorous compounds (n=7).
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 복합악취 결과 악취는 특정한 몇 가지의 물질에 의하여 발생하는 것이 아니라 여러 물질이 혼합된 형태의 물질을 말한다. 이러한 복합악취는 악취 성분들이 복합적으로 상 승 혹은 상쇄작용 등을 일으키기 때문에 단순한 성분의 합으로 판단하기에는 한 계가 있다(송정민, 2014). 악취방지법이 초기에는 악취 측정을 현장에서 실시하는 직접관능법으로 실시 하였으나, 직접관능 측정에 객관성 부족으로 2008년부터 공기희석관능법과 기기 분석법으로 관리하고 있다. 공기희석관능법은 복합악취를 우리나라에서는 정해진 배수에 따라 단계별로 희석하여 측정하는 방법으로 악취 관리에 주로 사용되고 있다. 또한 악취방지법에는 악취배출사업장에서 발생하는 악취물질에 대해 주기 적으로 복합악취 측정을 통하여 악취 관리를 수행하고 있다. 그리고 자체적인 악 취관리에도 불구하고 민원이 지속되면 악취관리지역으로 지정하고 있다. 본 연구에서는 제주지역에서 2018년 11월부터 12월까지 총 3회에 걸쳐 4개 양돈장에서 복합악취 시료를 채취하였고, 측정 결과는 Table 12와 Figure 8에 나 타내었다. 4개 양돈시설 부지경계선에서 채취한 복합악취의 평균 희석배수는 71 ∼174배로 A 농장이 가장 높은 희석배수를 나타내었다. 그러나 이들 양돈장 모 두 환경부 악취 방지법 배출허용기준치 10배를 모두 초과하는 것으로 조사되었 다. 각 농장별 악취 희석배수를 비교해본 결과에서는 A 농장이 부지경계선에서 174배로 가장 큰 희석배수를 나타내었다. 그 이유는 A 농장이 다른 측정 양돈장 들과 다르게 주변이 밀집형 단지 구조로 되어 있어 시료채취 시 주변 양돈장의 영향을 받은 것으로 추정된다. 이를 통하여 이들 양돈장에서 발생하는 악취는 주 변지역 민원 발생에 영향을 줄 것으로 판단된다. 그러나 복합악취는 악취발생의A Farm B Farm C Farm D Farm D ilu ti on t o t h re sh ol d ( D /T ) 0 100 200 300 400
2. 농장별 악취물질 농도 2.1 암모니아 농도
암모니아(NH3)는 국내 악취방지법에서 22종 지정 악취물질 중 대표적인 물질
로 극미량에서 ppb 수준 감지가 가능한 악취물질들에 비해 상대적으로 감지 한 계가 높은 것으로 알려져있다(Kim and Choi, 2013; 김기현 등, 2005).
암모니아는 표준상태에서 안정하고 발화의 위험성은 적지만, 고농도로 장기간 노출되면 인체에 부작용을 유발한다(이종국, 2011). 암모니아 농도가 약 100 ppm 에서는 눈, 코 및 피부에 자극을 일으키고, 400 ppm 이상 농도에서는 정신적 불 안정, 흉부압박감 등의 증상이 나타난다. 그리고 1,500 ppm 의 농도에 노출될 시 에는 기침과 입에 거품을 일으키고, 5,000 ppm의 고농도에서는 호흡곤란, 기관지 질환 등이 심하면 사망에 이를 수도 있다(류희욱 등, 2003; 김소진 등, 1997; Muehling 1970). 이를 방지하기 위해서 노동부에서는 고농도 배출사업장을 대상 으로 TWA (Time Weighted Average Concentration) 28 ppm (18 mg/m3)을 적
용하여 관리하고 있다. 암모니아는 가축 체내의 장에서 형성되고 간에서 요소로 전환되고, 전환된 요 소는 분의 요소분해를 통해 암모늄으로 전환이 된다. 그리고 다른 발생원으로는 미생물의 분해에 의해 생성된 질소화합물이 소화가 불충분하게 이루어진 가축 사료나 배설된 분뇨를 통해 만들어진다(이은영과 이소진, 2010). 이러한 가축사료 의 단백질은 돼지분뇨에서 발생하는 질소의 주된 요인으로 미국 EDF (The Environmetal Defense Fund) 연구결과에서는 돼지분뇨의 질소계열 화합물 중 약 80% 이상이 암모니아로 기화되는 것으로 보고되고 있다(이하영, 2003; Klarenbeek and Bruins, 1998).
제주지역 양돈장에서 2018년 11월부터 12월동안에 부지경계선, 육성돈사, 비 육돈사에서 암모니아 시료를 채취하였으며, 그 결과를 Table 13와 Figure 9에 나 타내었다. 암모니아 농도는 부지경계선에서 0.14～1.57 ppm의 범위로 D 농장에
ppm, 6.99～29.21 ppm 범위로 조사되었다. 각 농장별로 암모니아 농도를 상호 비교한 결과, A 농장의 육성돈사와 비육 돈사에서는 각각 6.10 ppm, 29.21 ppm으로 비육돈사가 육성돈사에 비해 암모니 아 농도가 크게 높았다. 그 이유는 비육돈사에서 시료 채취 시 피트 하단에 분뇨 순환 발효로 암모니아 농도가 일시적으로 증가한 것으로 판단된다. 그리고 이들 돈사 내부에서 배출된 암모니아는 부지경계선에서 0.14 ppm으로 43.0∼206.2배 감소되는 것으로 확인되었다. B 농장의 육성돈사와 비육돈사 내부에서 암모니아는 각각 17.76 ppm, 17.64 ppm으로 두 돈사에서 비슷한 농도를 나타내었다. 부지경계선 암모니아 농도는 0.15 ppm으로 두 돈사 내부에서 배출되어 부지경계선에서는 각각 115.5, 114.7배 감소하는 경향을 보였다. C 농장은 육성돈사 13.58 ppm, 비육돈사 6.99 ppm으로 육성돈사에서 암모니아 농도가 다소 높은 것으로 나타났다. 부지경계선에서는 암 모니아 농도가 0.11 ppm으로 A, B 농장과 유사한 수준인 것으로 확인되었다. D 농장에서 부지경계선, 육성돈사, 비육돈사의 암모니아 평균 농도는 각각 1.57, 17.30, 14.41 ppm를 나타내었다. 이들 육성돈사와 비육돈사에서 배출된 암 모니아 농도는 부지경계선에서 7.5∼9.0배 낮은 농도를 보였지만 악취공정법 배 출허용기준치보다 1.6배 초과한 것으로 조사되었다. 육성돈사와 비육돈사의 내부 암모니아는 다른 농장과 비슷한 수준의 농도를 보였으나 부지경계선에서는 다른 농장에 비해 높은 농도를 나타내었다. 그 이유는 A, B, C 농장은 주변에 타 양 돈장이 없는 지리적 위치에 있지만, D 농장은 주변에 양돈장이 밀집되어 있어 주변 양돈장에서 배출되는 악취물질의 영향을 받는 것으로 추정된다. 이러한 결과로부터 4개 양돈시설 중 D 농장을 제외한 나머지 농장들은 악취 공정시험법 배출허용 기준치보다 낮은 것으로 조사되었다. 그리고 대부분 농장에 서 육성돈사와 비육돈사 내부의 암모니아 농도수준은 가축의 성장을 저해하고, 밀폐된 공간에서는 호흡기 계통의 질병을 유발할 수 있는 농도(15 ppm)와 유사 한 것으로 나타났다. 따라서 암모니아는 악취 민원에는 영향이 미미한 물질이지 만, 양돈장 내부에서는 돈사 가축과 작업자 환경을 위해서는 관리가 필요한 것으 로 판단된다.
A Farm B Farm C Farm D Farm C on ce n tr at io n ( p pm ) 0 2 4 7 14 21 28 35 BD GR FR
A Farm B Farm C Farm D Farm C on ce n tr at io n ( p pb ) 0 1 2 3 4 5 15 30 45 60 75 BD GR FR
2.3 황 화합물 환경부 악취공정시험방법에서 지정악취물질 중 황 화합물 성분은 황화수소 (H2S), 메틸머캅탄 (CH3SH), 이황화메틸 (DMS), 이황화이메틸 (DMDS) 성분들 을 대상으로 관리하고 있다. 황화수소 성분은 자극성이 심하고 달걀 썩은 냄새를 유발하는 무색 기체로 독성, 부식성, 불쾌감을 유발하는 특성이 있다. 메틸머캅탄 은 무색의 기체로 썩은 양배추 냄새, 마늘냄새를 발생하며 물에 쉽게 용해되는 특성이 있다. 그리고 황화이메틸은 노란색을 띠는 기체물질로 가솔린, 불쾌한 냄 새, 부패한 냄새를 발생하며, 이황화이메틸은 마늘 냄새, 불쾌한 냄새, 썩은 냄새 를 유발하는 특성을 가진다. 황화수소는 자극성 기체로 일평균 10 ppbv 이상의 농도가 되면 눈과 코가 따 갑고 목에 통증을 유발한다. 미국 ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry)에서 흡입시 최소위험농도 (Minimum risk level, MRL)를 30 ppbv로 규정하고 있고, 낮은 농도에서도 독성이 강하여 두통, 현기증, 흥분 등을 일으킬 수 있다. 고농도로 흡입할 경우, 산화 효소의 파괴로 세포의 내부 호흡이 멈추며 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 및 질식 증상이 나타난다. 또 다른 악취 성분들과 달리 아주 낮은 농도에서도 감지되며, 1,000 ppm 정도에 서는 즉시 의식을 잃거나 사망 할 수 있는 것으로 보고되고 있다(안민호., 2010; Muehling, 1970). 돈사 내 주요 유해 악취물질인 황 화합물은 세균에 의해 발생되며, 그 기작은 황산염의 환원과정과 황을 함유한 아미노산의 대사과정에 의해 생성된다. 황산염 의 환원은 동화작용과 이화작용에서 모두 일어나며, 이 중 동화작용에서는 세포 의 생합성을 위해 충분한 양의 환원형 황을 생성한다. 반면에 이화작용에선 황산 염을 최종전자수용체로 이용하여 대량의 황 화합물을 생성한다(이은영과 임정수, 2010; Hao et al., 1996). 이처럼 여러 가지 작용으로 발생되는 황 계열 악취물질 황화수소(H2S), 메틸 메르캅탄(CH3SH), 이황화메틸(DMS), 이황화이메틸(DMDS) 성분들을 4개 양돈 장에서 시료를 채취하였으며, 그 결과를 Figure 11～13과 Table 15～17에 나타내 었다.
2.3.1 황화수소 농도
황화수소(Hydrogen sulfide, H2S)는 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선로 구분하
여 Aluminum bag에 시료를 채취하였고, 분석 결과는 Figure 11와 Table 15에 나타내었다. 육성돈사 내부에서 황화수소 농도는 159.65∼4027.47 ppb를 보였고, 비육돈사에서는 168.78∼5589.57 ppb의 범위로 C 농장의 육성돈사와 비육돈사 모 두 농도가 가장 낮았다. 그리고 부지경계선에서 황화수소 농도는 1.26∼7.90 ppb 의 범위로 모든 농장에서 황화수소 배출허용기준치 20 ppb 미만으로 조사되었다. 황화수소 농도를 농장별 구분하여 비교한 결과, A 농장은 육성돈사와 비육돈 사의 황화수소 농도가 각각 4,027.47, 5,589.57 ppb로 다른 농장들에 비해 다소 높 은 것으로 확인되었다. 이들 돈사 내부에서 배출된 황화수소는 부지경계선에서 7.90 ppb로 509.9∼707.7배 농도가 감소하는 경향을 보였다. B 농장에서 황화수소 농도는 육성돈사에서 539.73 ppb로 비육돈사 2822.06 ppb에 비해 낮은 농도를 나 타내었다. 이들 돈사에서 배출된 황화수소는 부지경계선에서 1.80 ppb로 크게 감 소하는 특징을 보였고, 이러한 결과는 황화수소 성분이 대기 중에서 광화학 및 광분해반응이 빠르게 일어나기 때문으로 사료된다. C 농장은 육성돈사와 비육돈사의 황화수소 농도가 각각 159.65, 168.78 ppb로 두 돈사가 유사한 농도를 보였다. 그리고 C 농장의 돈사내부에서 황화수소 농도 가 다른 농장들에 비해 현저히 낮은 농도를 보였으며, 이는 C 농장의 축사형태 가 윈치커튼형 방식으로 돈사 내·외부의 공기 순환이 원활하여 내부농도가 낮은 것으로 사료된다. 또한 부지경계선에서 황화수소 농도가 1.26 ppb로 다른 농장에 비해 가장 낮은 수준을 보였다. D 농장의 황화수소는 육성돈사 1804.87 ppb, 비 육돈사 431.60 ppb, 부지경계선 5.30 ppb로 이들 육성돈사와 비육독사에서 발생 한 황화수소는 부지경계선에서 81.4∼340.4배 감소되는 경향을 나타내었다. 위의 결과로부터 측정 양돈장의 부지경계선에서는 악취공정시험법 배출허용 기준치 20 ppb보다 낮기 때문에 악취 민원 발생에 미치는 영향이 적을 것으로 추정된다. 그러나 돈사 내부에서는 가축과 작업자 건강에 악영향을 미칠 수 있는
A Farm B Farm C Farm D Farm C on ce n tr at ion ( p p b ) 0 10 20 1000 2000 3000 4000 5000 6000 BD GR FR
2.3.2 메틸머캅탄 농도 제주지역 4개의 양돈장 부지경계선과 돈사 내부인 육성돈사, 비육돈사에서 메 틸머캅탄(Methylmercaptan, CH3SH)를 채취하여 분석하였으며, 그 결과를 Figure 12와 Table 16에 나타내었다. 메틸머캅탄의 농도는 육성돈사, 비육돈사에서 각각 8.42∼161.70 ppb, 10.19∼58.79 ppb의 범위로 A 농장이 161.70 ppb 가장 높은 농 도를 보였다. 그리고 부지경계선에서는 측정한 모든 농장에서 불검출로 나타났다. 각 농장별로 구분하여 메틸머캅탄 농도를 비교해 본 결과에서 A 농장은 메틸 머캅탄 농도가 육성돈사 161.70 ppb, 비육돈사 58.79 ppb로 육성돈사에서 다소 높은 농도를 보였고, 부지경계선은 메틸머캅탄 성분이 불검출 되는 것으로 확인 되었다. B 농장에서 메틸머캅탄 농도는 부지경계선, 육성돈사, 비육돈사 각각 불검출, 8.42, 18.90 ppb로 나타났다. C 농장에서 메틸머캅탄 성분이 육성돈사와 비육돈사 가 각각 25.15, 10.19 ppb로 확인되었다. D 농장 또한 부지경계선에서 메틸머캅탄 이 불검출로 나타났고, 육성돈사 28.76 ppb 비육돈사 32.86 ppb의 농도룰 보였다. 이러한 결과로부터 모든 양돈시설에서 메틸머캅탄 성분은 부지경계선에서 불 검출되었고, 그 이유는 돈사 내부에서 배출된 메틸머캅탄 성분이 대기 중에서 짧 은 시간에 분해가 일어나기 때문인 것으로 추정된다. 따라서 메틸머캅탄 성분은 양돈장에서 배출되는 악취 물질이 아닌 것으로 추정된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio
BD GR FR GR/BD FR/BD
A N.D. 161.70±78.52 58.79±24.46 -
-B N.D. 008.42±2.54 18.90±7.17 - -C N.D. 025.15±22.55 10.19±4.93 - -Table 16. Concentrations of methylmercaptan for four swine farms.
A Farm B Farm C Farm D Farm C on ce n tr at ion ( p p b ) 0 50 100 150 200 250 BD GR FR
Figure 12. Comparison of methylmercaptan concentrations for four swine farms.
2.3.3 황화이메틸 농도 2018년 11월부터 12월까지 3회에 걸쳐 황화이메틸(Dimethylsulfide, DMS) 성 분을 간접흡인방식으로 부지경계선, 육성돈사, 비육돈사에서 채취하였으며, 분석 한 결과를 Figure 13과 Table 17에 나타내었다. 황화이메틸 농도는 육성돈사와 비육돈사에서 각각 5.53∼18.83 ppb, 3.52∼17.08 ppb로 환경부 악취공정법 배출 허용기준치 10 ppb보다 다소 높았으나, 배출원인 것을 감안하면 낮은 수준인 것 으로 사료된다. 부지경계선의 황화이메틸 농도는 0.47∼0.78 ppb로 모든 농장에서 황화이메틸 배출허용기준보다 낮은 것으로 나타났다. 황화이메틸의 농도를 각 농장별로 비교한 결과, A 농장은 육성돈사에서 18.83 ppb, 비육돈사는 17.08 ppb로 측정한 양돈장 중 농도가 가장 높았고, 황화수소, 메틸머캅탄 성분과 유사한 농도 패턴을 나타내었다. 이러한 결과는 황 화합물이 동일한 배출원에서 발생하고 있는 것으로 추정할 수 있다. 특히 A 농장에서는 시료 채취 시 피트 하단에 있는 분뇨를 순환발효 가동으로 인하여 황 화합물 농 도가 일시적으로 증가한 것으로 사료된다. B 농장에서 황화이메틸 농도는 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 각각 5.76, 8.43, 0.78 ppb로 B 농장은 돈사 내·외부 모두 배출허용기준치 미만으로 조
사되었다. C 농장 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선의 황화이메틸 농도는 5.68, 3.52, 0.74 ppb로 나타났다. D 농장은 황화이메틸 농도가 육성돈사 5.53 ppb, 비 육돈사 7.64 ppb, 부지경계선 0.56 ppb로 배출허용기준 미만을 보였고, B, C 농장 과 동일한 경향을 보였다. 위의 결과로부터 4개 양돈장에서 황화이메틸은 부지경계선에서 악취공정법 배출허용기준치(10 ppb) 미만으로 악취 민원에 영향이 적은 물질로 사료된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio
BD GR FR GR/BD FR/BD
A 0.47±0.06 18.83±6.12 17.08±7.28 40.4 36.6
B 0.78±0.12 5.76±0.29 8.43±3.12 7.4 10.8
C 0.74±0.40 5.68±5.17 3.52±1.83 7.7 4.8
D 0.56±0.17 5.53±2.13 7.64±4.20 9.8 13.6
Table 17. Concentrations of dimethylsulfide for four swine farms.
A Farm B Farm C Farm D Farm C on ce n tr at ion ( p p b ) 0 1 2 5 10 15 20 25 30 BD GR FR
Figure 13. Comparison of dimethylsulfide concentrations for four swine farms.
2.3.4 이황화이메틸 농도 이황화이메틸(Dimethyldisulfide, DMDS)은 4개 측정 양돈장의 육성돈사, 비육 돈사, 부지경계선에서 분석한 농도 수준이 방법검출한계 0.045 ppb 미만으로 ‘불 검출’ 수준으로 조사되었다. 이러한 이황화이메틸 성분은 악취공정시험방법에서 제시한 배출허용기준 9 ppb를 훨씬 밑도는 수준으로 양돈장에서 발생하는 악취 물질이 아닌 것으로 사료된다.
2.4 알데하이드 화합물
알데하이드 화합물은 제지, 접착제 등의 제조공정이나 차량으로부터 직접 배 출된다(Morrison and Nazaroff, 2002; Kelly et al, 1999). 그리고 대다수는 광화 학 반응에 의한 부산물로 생성되어 1차 또는 2차 대기오염물로 존재하게 된다. 이들 화합물은 ozone, peroxy acetyl nitrates (PANs), peroxycarboxylic acids를 포함하는 산화물과 카르복실산 형성 과정에서 기인자로 작용하며, 자유 라디칼과
유기성 에어로졸의 배출원이기도 하다(Grosjean et al., 1996; Carter, 1995;
Satsum-abayashi et al., 1995). 또한 또한 광분해, hydroxyl radical (OH·) 또는
nitrate radical (NO3·)과의 반응, 그리고 건·습식 침적에 의해 대기 중에서 제거,
소멸되기도 한다. 따라서 대기 중에 ppb 수준의 저농도로 존재하는 알데하이드 화합물의 측정은 대기 중 탄화수소의 cycles, PANs을 포함한 oxidant의 형성, 에 어로졸 형성 및 침석에 의한 유기물 제거 과정을 이해하는데 중요한 의의를 지 닌다(이병길, 2007). 또한 알데하이드 화합물은 분자구조, 융해성 화학적 반응성, 독성 등이 각기 다른 특성을 가지고 있다. 그리고 여러 종류의 알데하이드가 수 용성이고 반응성이 크기 때문에 상기도 호흡기계의 점막이나 시신경, 지부 등을 자극하는 것으로 알려져 있다(WHO, 1995). 특히, 아세트알데하이드는 돌연변이원성 물질로 반응성이 매우 크기 때문에 점막을 자극하고 중추신경계에 마취작용을 일으킨다, 그리고 낮은 농도에서는 기 관지염증 뿐만 아니라 눈, 코, 상부호흡기의 자극을 유발하며, 고농도에서는 두 통, 마비, 기관지 및 폐의 수종을 일으킨다. 또한 섭취 시에는 멀미, 구토, 설사, 혼수상태, 호흡기 장애 등을 유발한다. 일부국가에서는 자동차의 연료로서 가솔 린 대신 메탄올, 에탄올 등을 첨가한 대체연료를 사용하기 때문에 배기가스 중 아세트알데하이드의 농도가 증가하고 있다(Jhang and Lioy, 1994; Williams and Grogjean, 1990; WHO, 1987).
2.4.1 아세트알데하이드 농도 제주지역 양돈시설의 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 DNPH 카트리지를 이용하여 아세트알데하이드(Acetaldehyde, ACHO) 시료를 채취하여 분석하였고, 그 결과를 Table 18와 Figure 14에 나타내었다. 4개 농장에서 아세트알데하이드 성분은 육성돈사, 비육돈사에서 각각 76.27～110.09 ppb, 50.72～86.64 ppb의 농도 범위를 보였다. 그리고 이들 양돈시설 부지경계선에서 아세트알데하이드 농도는 3.82∼6.03 ppb로 환경부 악취공정시험법 배출허용기준치 50 ppb보다 훨씬 못 미 치는 수준으로 조사되었다. 아세트알데하이드 성분들을 농장별로 구분하여 비교한 결과, A 농장은 육성 돈사와 비육돈사에서 각각 84.21, 74.26 ppb의 농도를 나타내었고, 부지경계선에 서는 4..43 ppb로 돈사 내부보다 16.7～19.0배 감소하는 경향을 보였다. B 농장에서 아세트알데하이드 농도는 육성돈사 81.42 ppb, 비육돈사 52.93 ppb로 나타났고, 이들 돈사 내부에서 배출된 아세트알데하이드 성분은 부지경계 선에서 4.74 ppb로 배출원에서 11.2∼17.2배 감소하는 것으로 확인되었다. C 농장 의 육성돈사, 비육돈사에서는 76.27, 50.72 ppb의 농도로 B 농장과 유사한 농도 패턴을 보였고, 부지경계선은 3.82 ppb로 배출허용기준치 50 ppb보다 낮게 나타 났다. D 농장의 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 아세트알데하이드 농도는 각각 110.09, 86.64, 6.03 ppb로 다른 농장에 비해 돈사 내·외부에서 모두 농도가 높았 다. 이들 돈사 내부에서 배출된 아세트알데하이드가 부지경계선에서 14.4∼18.2배 감소하는 특징을 보였다. 위의 결과들을 종합해보면, 측정된 양돈장에서 아세트알데하이드 성분은 부지 경계선에서 모두 악취공정시험법 배출허용기준치 50 ppb에 훨씬 못 미치는 수준 을 나타내었다. 따라서 아세트알데하이드 성분은 양돈장에서 발생하는 악취물질 이 아닌 것으로 추정된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio BD GR FR GR/BD FR/BD A 4.43±0.59 84.21±17.76 74.26±22.51 19.0 16.7 B 4.74±1.12 81.42±38.86 52.93±17.13 17.2 11.2 C 3.82±0.33 76.27±47.86 50.72±12.69 20.0 13.3 D 6.03±1.69 110.09±19.72 86.64±33.50 18.2 14.4
Table 18. Concentrations of acetaldehyde for four swine farms.
*BD : Boundary, GR : Growing Room, FR : Fattening Room
A Farm B Farm C Farm D Farm
C on ce n tr at ion ( p p b ) 0 5 10 50 100 150 200 BD GR FR
2.4.2 프로피온알데하이드 농도 프로피온알데하이드(Propionaldehyde, PCHO) 성분은 주로 자동차 배기가스, 화학공정, 담배연기, 음용수, 커피 등에서도 발생하는 물질로 노출시 호흡기, 피 부, 눈점막 손상, 알레르기 등을 발생시킨다. 양돈시설에서 발생하는 프로피온알 데하이드를 알아보기 위하여 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 시료를 채취하 였고, 분석 결과는 Table 19와 Figure 15에서 상호 비교하였다. 측정한 양돈장에 서 프로피온알데하이드 농도는 부지경계선에서 0.33∼0.47 ppb, 육성돈사 3.03∼ 6.47 ppb, 비육돈사 3.28∼5.81 ppb의 범위를 보였다. 이 때 모든 농장의 돈사 내 부와 부지경계선에서 발생한 프로피온알데하이드 농도는 악취공정법 배출허용기 준치 50 ppb보다 낮은 농도를 보였고, 특히 부지경계선에서는 최소감지농도 1.0 ppb 미만인 것으로 조사되었다. 각 농장별로 발생한 프로피온알데하이드 농도를 비교한 결과, A 농장은 육성 돈사 4.42 ppb, 비육돈사 5.12 ppb를 나타내었고, 이들 육성돈사와 비육돈사에서 배출되는 프로피온알데하이드의 농도는 부지경계선에서 0.35 ppb로 12.5∼14.5배 감소하는 것으로 확인되었다. B 농장의 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 프로피온알데하이드가 각각 3.03, 3.30 0.33 ppb로 육성돈사와 비육돈사에서 비슷한 농도를 보였고, 이때 부지 경계선은 최소감지농도 수준 미만으로 악취 발생에 영향이 미미한 것으로 판단 된다. 그리고 C농장에서 육성돈사, 비육돈사에서 각각 4.04, 3.28 ppb의 농도를 보였고, 부지경계선에서는 0.42 ppb로 극미량의 농도를 나타내었다. D 농장의 프로피온알데하이드 육성돈사 6.47 ppb, 비육돈사 5.81 ppb로 측정 한 양돈시설 중 가장 높은 농도를 보였다. 그러나 이들 돈사에서 배출되는 프로 피온알데하이드는 부지경계선 배출허용기준보다 낮은 것으로 나타났다. 그리고 부지경계선에서는 0.47 ppb로 배출허용기준과 최소감지농도(1.0 ppb)보다 낮은 것으로 조사되었다. 위 결과로부터 측정한 양돈시설 육성돈사와 비육돈사에서 프로피온알데하이 드 농도는 악취공정시험법 배출허용기준치(50 ppb)미만으로 나타났고, 부지경계 선에서는 최소감지농도보다 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 프로피온알데하이드 는 양돈장에서 발생하는 악취 물질이 아닌 것으로 사료된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio BD GR FR GR/BD FR/BD A 0.35±0.06 4.42±1.07 5.12±0.56 12.5 14.5 B 0.33±0.14 3.03±0.94 3.30±0.78 9.3 10.2 C 042±0.22 4.04±3.23 3.28±2.01 9.5 7.7 D 0.47±0.14 6.47±1.76 5.81±1.30 13.9 12.5
Table 19. Concentrations of propionaldehyde for four swine farms.
*BD : Boundary, GR : Growing Room, FR : Fattening Room
A Farm B Farm C Farm D Farm
C on ce n tr at ion ( p p b ) 0 5 10 50 100 150 200 BD GR FR
2.4.3 뷰틸알데하이드 농도
2018년 11월부터 12월동안 양돈장의 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 뷰 틸알데하이드(Butyraldehyde, BCHO) 시료를 채취하였고, 그 결과를 Table 20과 Figure 16에 나타내었다. 뷰틸알데하이드 농도는 육성돈사 1.63∼3.46 ppb, 비육 돈사는 1.57∼3.09 ppb의 범위를 보였고, A 농장의 육성돈사에서 3.36 ppb로 가 장 높은 농도를 나타내었다. 부지경계선은 0.29∼0.48 ppb로 환경부 악취공정법 배출허용기준치 29 ppb와 뷰틸아데하이드 최소감지농도 0.67 ppb보다 농도가 낮 은 것으로 조사되었다. 뷰틸알데하이드 성분을 각 농장별로 구분하여 상호 비교한 결과에서 A 농장 은 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선이 각각 3.46, 2.21. 0.43 ppb로 돈사 내·외부 모두 악취공정법 배출허용기준보다 낮은 농도 수준을 보였다. B 농장은 뷰틸알 데하이드가 육성돈사, 비육돈사, 부지경계선에서 각각 1.63 ppb, 2.11 ppb, 0.29 ppb의 농도를 나타내었다. C 농장에서 뷰틸알데하이드 농도는 육성돈사 2.21 ppb, 비육돈사 1.57 ppb, 부지경계선에서는 0.43 ppb를 보였고, D 농장은 2.74, 3.09, 0.48 ppb로 C, D 농장 의 돈사 내·외부의 뷰틸알데하이드 농도가 환경부 악취공정법 배출허용기준치보 다 낮은 것으로 확인되었다. 위 결과로부터 측정된 양돈시설들의 부지경계선에서 뷰틸알데하이드 최소감 지농도보다 낮았고, 악취공정시험법 배출허용기준치 미만으로 조사되었다. 따라 서 뷰틸알데하이드는 양돈장에서 발생하는 악취물질이 아닌 것으로 판단된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio BD GR FR GR/BD FR/BD A 0.43±0.06 3.46±0.63 2.21±0.62 8.1 5.2 B 0.29±0.19 1.63±0.63 2.11±0.64 5.6 7.3 C 0.43±0.30 2.21±1.70 1.57±1.45 5.2 3.7 D 0.48±0.14 2.74±0.76 3.09±1.50 5.7 6.5
Table 20. Concentrations of butyraldehyde for four swine farms.
*BD : Boundary, GR : Growing Room, FR : Fattening Room
A Farm B Farm C Farm D Farm
C on ce n tr at ion ( p p b ) 0.0 0.3 0.6 0.9 3.0 6.0 9.0 12.0 BD GR FR
2.4.4 iso-발레르알데하이드 농도
자동차 가속 시 배기가스에서 주로 발생되는 것으로 알려진 iso-발레르알데하
이드(iso-Valeraldehyde, iso-VCHO) 성분의 양돈시설 발생량을 알아보기 위하여
돈사 내·외부에서 각각 시료를 채취하였고, 그 결과를 Table 21과 Figure 17에 나타내었다. iso-발레르알데하이드 농도는 육성돈사 0.96∼3.90 ppb, 비육돈사 0.74∼3.29 ppb의 범위를 보였고, 이 중 A 농장의 육성돈사에서 3.90 ppb로 가장 높은 농도를 보였다. 그리고 부지경계선에서 iso-발레르알데하이드 성분은 모든 양돈장에서 불검출로 조사되었다. 농장별로 구분하여 iso-발레르알데하이드의 농도를 비교해 본 결과에서 A 농 장은 육성돈사 3.90 ppb, 비육돈사 3.29 ppb로 비슷한 수준을 보였고, B 농장에 서 육성돈사, 비육돈사 각각 1.76, 2.58 ppb로 비육돈사에서 다소 높게 나타났다. C 농장의 육성돈사, 비육돈사에서는 iso-발레르알데하이드 농도가 각각 2.01, 1.56 ppb로 A 농장과 유사한 농도 패턴을 보였고, D 농장의 육성돈사는 0.96 ppb, 비육돈사에서 0.74 ppb의 농도를 나타내었다. 또한 모든 양돈시설에서 iso-발레르알데하이드 성분은 부지경계선에서 불검 출 되었고, 그 이유는 돈사 내부에서 배출된 iso-발레르알데하이드 성분이 대기 중에서 빠르게 분해된 것으로 추정된다. 이러한 결과로부터 iso-발레르알데하이 드 성분은 양돈장에서 발생하는 악취물질이 아닌 것으로 사료된다.
Farm Concentration (ppb) Ratio
BD GR FR GR/BD FR/BD
A N.D. 3.90±0.87 3.29±0.34 -
-B N.D. 1.76±0.14 2.58±0.54 -
-C N.D. 2.01±1.60 1.56±1.56 -
-D N.D. 0.96±0.33 0.74±0.33 -
-Table 21. Concentrations of iso-valeraldehyde for four swine farms.
